超声通用无线充电的制作方法
【专利说明】
[0001 ] 背景
技术领域
[0002]实施例一般涉及电池供电的装置的充电。更具体地说，实施例涉及使用聚焦的超声束来对电池供电的装置进行充电。
[0003]讨论
[0004]随着诸如笔记本计算机、平板计算机和智能电话的电池供电的装置可以越来越普及，关于这些装置的充电也可遇到挑战。具体地说，传统的基于接触的充电器可以在装置与装置之间不同，这可导致终端用户携带多个不同的充电器并且可能挣扎于标识用于具体装置的正确的充电器。虽然诸如电容性的或电感性的充电器的非接触式充电器在某些情况下可以是适合的，但是仍然存在相当大的改进空间。例如，电容性的充电器可具有低的效率并且要求特殊材料(诸如金属机架)，而电感性的充电器可导致对周围装置的电磁干扰(EMI)。此外，由于安全担忧，近来在超声充电中的改进可具有有限的商业可行性。
【附图说明】
[0005]通过阅读下面的说明书和所附权利要求，并通过参考以下附图，本发明的实施例的各种优点对本领域技术人员将变得显而易见，所述附图中:
[0006]图1是根据一实施例的非接触式充电表面上的多个电池供电的装置的示例的平面图；
[0007]图2是根据一实施例的在电池供电的装置和非接触式充电表面之间的接口的示例的侧视图；
[0008]图3是根据一实施例的非接触式充电安装的示例的侧视图；
[0009]图4是根据一实施例的非接触式充电器的示例的框图；
[0010]图5是根据一实施例的传送器子阵列的示例的框图；
[0011]图6是根据一实施例的子阵列组件和电池操作的装置之间的接口的示例的框图；
[0012]图7是根据一实施例的电池供电的装置的示例的后视图；
[0013]图8是根据一实施例的对电池操作的装置充电的方法的示例的流程图；以及
[0014]图9根据一实施例的将超声束调适成电池操作的装置的充电水平的方法的示例的流程图。
【具体实施方式】
[0015]图1示出了非接触式充电器的充电表面10，在其上可以放置多个电池操作的装置12(12a-12d)，以便对装置12的内部电池进行充电，而无需使用缆线、插头、连接器等等。示出的充电表面10可以被放置在水平表面上，诸如，例如，桌面上或桌上，虽然也可以使用其他非水平配置。装置12可以在尺寸和类型上变化，并且可以具有不同的功能。例如，第一装置12a可以是可转换平板，第二装置12b可以是电子书(ebook)阅读器12b，第三装置12c可以是一种类型的智能电话，以及第四装置12d可以是另一种类型的智能电话12d。示出的充电表面10—般表示通用无线充电的解决方案，其中，其接受具有不同功能和/或制造商的装置，并且不要求将装置12插入到表面10中或者以其他方式连接到表面10以便对它们充电。如将被更详细地讨论的，充电表面10可以使用超声能量对装置充电。
[0016]继续参考图1和2，所示的充电表面10包括超声网格/阵列，其能够自动确定装置12中的每一个的定位并且直接将超声束聚焦至装置12的超声接收器(例如，束收集器，未示出)上。例如，图2示出当装置12a放置在充电表面10上以及当装置12a与充电表面10由空气间隙分开(例如，在初始放置之前、在移动/重新定位期间、移去之后最初)时，充电表面10可以将超声束14聚焦至装置12a的表面的特定位点(locat1n)上。
[0017]由于所示的充电表面10能够自动确定装置12的定位，装置12的用户可以容易地将装置12放置在充电表面10上，而不用考虑它们的方向或位点，并且确保装置将被充电。此夕卜，由于束14的聚焦性质以及充电表面10跟踪所示装置12的位置的能力，对人暴露于超声束14的安全担忧可以被避免。图3示出了充电表面可以被结合到其他的结构中，诸如耦合到非水平表面和/或对象(诸如汽车仪表板18)的安装16。
[0018]现在转到图4，示出非接触式充电器20，其中充电表面10包括传送器子阵列24的阵列22。每个传送器子阵列24—般可以包括多个超声传送器。如将被更详细地讨论的，子阵列24中的一个或更多可以包括光检测器34。所示的充电器20还包括逻辑26，其被配置成检测电池供电的装置的邻近超声接收器相对于充电表面10的位点。该逻辑26还可以选择性地激活传送器子阵列24中的一个或更多以将超声束聚焦到邻近的超声接收器上。具体地说，逻辑26可以仅激活与电池供电的装置的邻近超声接收器(例如，束收集器)相重叠的(例如，是下方)的传送器子阵列24。
[0019]图5示出具有多个子阵列组件28的具体的传送器子阵列24，所述子阵列组件28具有超声传送器(TX)30来输出超声能量。超声传送器30可以是基于微机电系统(MEMS)的超声换能器，诸如，例如电容性的微加工超声换能器(CMUT) eMEMS和/或CMUT技术的使用可以避免非接触充电器中对于其它特殊材料(例如，金属机架)的任何需要。超声传送器30中的一个或更多也可以具有对应的超声接收器(RX)32。如将被更详细地讨论的，对应的超声接收器32还可以能够捕获从附近的电池供电的装置反射的超声能量，其中捕获的超声能量可以便于对这些装置进行跟踪。对应的超声接收器32还可以使用基于MEMS的技术来制造，所述基于MEMS的技术诸如，例如CMUT技术。示出的传送器子阵列24还包括光检测器34，其也可以用于跟踪附近的电池供电的装置以及确定这些装置的充电水平。传送器子阵列24还可以包括一个或更多超声测距仪(ultrasonic ranger)(未示出)以便于跟踪装置。
[0020]现在转向图6，示出子阵列组件28和电池供电的装置12之间的接口。如已经所述的，子阵列组件28可以包括超声传送器30，所述超声传送器30基于由数字到模拟(D/A)转换器38处理的输入能量源信号36而输出超声能量40 ο超声能量40可以与来自若干其他子阵列组件的超声能量相组合以产生超声束，诸如束14(图2)。
[0021]在所示的示例中，电池操作的装置12包括超声接收器42，其邻近于子阵列组件28并通过媒体48(例如，空气)收集超声能量40。示出的超声接收器42还使用模拟到数字(A/D)转换器44来驱动诸如内部电源、电池和/或充电器的负载46。超声传送器30和邻近的超声接收器42可以阻抗匹配以对于超声能量40达到通过媒体48的较高的效率。子阵列组件28还可以包括对应于超声传送器30的超声接收器32来捕获从电池操作的装置12反射回的超声能量。在一个示例中，对应的超声接收器32使用A/D转换器52来处理所接收的超声能量。
[0022]电池操作的装置12还可以包括参与与子阵列组件28的低功率脉冲和确认握手的超声传送器(未示出)。更具体地说，子阵列组件28可以被用来生成低功率脉冲，对于所述低功率脉冲，装置12的超声传送器可以通过发送回确认对准的编码脉冲来进行回复。在此类情况下，仅接收到确认的子阵列组件28(或对应的子阵列)可以被激活以用于生成超声束。
[0023]图7示出电池供电的装置12，其具有定位在装置12壳体的外表面上的超声接收器42。另外，束反射器(beam reflector)50可以被定位在超声接收器42周边或定位围绕在超声接收器42周边，其中，冲击束反射器50的超声能量可以以较高的速度(例如，比能量从壳体反射离开的速度更快)被反射回诸如充电表面10(图1、2和4)的充电表面。因此，当装置12移过非接触式充电器时，来自束反射器50的反射的超声能量可以由非接触式充电器用于明确确定装置12在非接触式充电器的充电表面上的位置和方向。传送的超声束的波脉冲特性(例如，频率、波速度)的知识也可以在评估反射的超声能量时被考虑到。
[0024]装置12还可以具有安置在壳体外表面上的充电灯54，其中在邻近的充电表面上的一个或更多光检测器(诸如，例如光检测器34(图5))可以检测充电灯54。就这方面而言，电池供电的装置12的充电水平可以基于该充电灯的状态(例